WO2020245996A1 - 半導体モジュールおよび電力変換装置 - Google Patents

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semiconductor module
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insulating resin
heat radiating
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朋久 山根
久幸 瀧
範之 別芝
佑哉 村松
優 福
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor module and a power converter.
  • a semiconductor module in which a semiconductor device is connected to a heat radiating member by a heat conductive insulating resin sheet is known (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-153554). Such semiconductor modules are used, for example, in power converters.
  • a semiconductor device is fixed to a heat radiating member by a heat conductive insulating resin sheet having adhesiveness and insulating properties in addition to heat radiating property.
  • the heat conductive insulating resin sheet as described above is required to have high heat conductivity, insulation and adhesiveness. Therefore, for example, a thermally conductive resin composition obtained by impregnating an inorganic substance with a thermosetting resin is used as a thermally conductive insulating resin sheet.
  • a thermally conductive resin sheet has high hardness and is not easily deformed, unlike grease and a heat radiating sheet that have been conventionally used for connecting a semiconductor device and a heat radiating member. Therefore, for example, in a semiconductor device, minute scratches or recesses such as ejector pin marks formed when the semiconductor device is molded with a mold resin and then released from the mold on the surface connected to the heat conductive insulating resin sheet.
  • connection strength, heat dissipation characteristics, and insulation characteristics at the connection portion between the heat conductive insulating resin sheet and the semiconductor device may deteriorate. That is, the reliability of the semiconductor module may be lowered due to the above-mentioned scratches and recesses.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a highly reliable semiconductor module and a highly reliable power conversion device using the semiconductor module. Is.
  • the semiconductor module according to the present disclosure includes a heat radiating member, a semiconductor device, and a heat conductive insulating resin sheet.
  • the heat radiating member has a first surface.
  • the semiconductor device is arranged on the first surface.
  • the semiconductor device has a surface portion facing the heat radiating member.
  • the heat conductive insulating resin sheet connects the heat radiating member and the semiconductor device. Specifically, the heat conductive insulating resin sheet connects a part of the first surface of the heat radiating member and a part of the surface part of the semiconductor device.
  • the semiconductor device includes a semiconductor element and a metal wiring member.
  • the metal wiring member is electrically connected to the semiconductor element.
  • the metal wiring member includes a terminal portion that projects to the outside of the semiconductor device.
  • On the surface portion of the semiconductor device a recess is formed outside a part of the region to which the heat conductive insulating resin sheet is connected. The recess is located in a region on the heat dissipation member side of the terminal portion
  • the power conversion device includes a main conversion circuit and a control circuit.
  • the main conversion circuit has the above-mentioned semiconductor module.
  • the main conversion circuit converts the input power and outputs it.
  • the control circuit outputs a control signal for controlling the main conversion circuit to the main conversion circuit.
  • the concave portion is formed on the surface portion of the semiconductor device outside the partial region to which the heat conductive insulating resin sheet is connected, the semiconductor module having high reliability and the reliability using the semiconductor module are used. High power converter can be obtained.
  • FIG. 1 It is sectional drawing of the semiconductor module which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. 2 It is sectional drawing of the line segment II-II of FIG. It is sectional drawing of the semiconductor module which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. It is an enlarged partial cross-sectional schematic diagram which shows the modification of the semiconductor module which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. It is sectional drawing of the semiconductor module which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. It is sectional drawing of the semiconductor module which concerns on Embodiment 4.
  • FIG. It is an enlarged partial cross-sectional schematic diagram which shows the modification 1 of the semiconductor module which concerns on Embodiment 4.
  • FIG. 5 is an enlarged partial cross-sectional schematic diagram showing a modified example of the semiconductor module according to the fifth embodiment. It is a block diagram which shows the structure of the power conversion system which concerns on Embodiment 6.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor module according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the line segment II-II of FIG.
  • the semiconductor module 100 shown in FIGS. 1 and 2 mainly includes a heat radiating member 7, a semiconductor device 20, and a heat conductive insulating resin sheet 6.
  • the heat radiating member 7 has a first surface 7a.
  • the semiconductor device 20 is arranged on the first surface 7a.
  • the semiconductor device 20 has a surface portion 20a facing the heat radiating member 7.
  • the heat conductive insulating resin sheet 6 connects a part 7aa of the first surface 7a of the heat radiating member 7 and a part region 20aa of the surface portion 20a of the semiconductor device 20.
  • the recess 8 is formed outside the partial region 20aa to which the heat conductive insulating resin sheet 6 is connected.
  • each member in the semiconductor module 100 described below may be described as follows. That is, the side where the fin portion of the heat radiating member 7 is formed may be described as the lower side of the heat radiating member 7, the first surface 7a side may be described as the upper side, and the first surface 7a may be described as the upper surface.
  • the surface on the heat radiating member 7 side may be described as the lower surface, and the surface on the semiconductor device 20 side may be described as the upper surface.
  • the surface of the surface portion 20a that is flush with the partial region 20aa joined to the heat conductive insulating resin sheet 6 is described as the lower surface, and the surface located on the opposite side to the lower surface is the upper surface. May be described as. Further, in the semiconductor device 20, the surface connecting the lower surface and the upper surface may be described as a side surface. Even when the heat radiating member 7 is arranged on the upper surface side or the side surface side of the semiconductor device 20, the above-mentioned notation may be used.
  • the semiconductor device 20 mainly includes a semiconductor element 1, a heat spreader 3, metal wiring members 2a and 2b, wires 2c, and a mold resin portion 5.
  • the semiconductor element 1 is, for example, a power semiconductor element.
  • the semiconductor element 1 is connected to the upper surface of the heat spreader 3 by a joining member 4a.
  • the planar shape of the heat spreader 3 is, for example, a quadrangular shape.
  • the semiconductor element 1 is connected to the metal wiring member 2a by a joining member 4b.
  • the joining member 4b connects an electrode (not shown) formed on the upper surface of the semiconductor element 1 with the metal wiring member 2a.
  • the semiconductor element 1 is connected to the metal wiring member 2b via the wire 2c.
  • the mold resin portion 5 is formed so as to hold and seal a part of the metal wiring members 2a and 2b, the semiconductor element 1 and the heat spreader 3 inside.
  • the metal wiring member 2a includes a terminal portion 2aa projecting to the outside of the semiconductor device 20 and a connecting portion 2ab connected to the terminal portion 2aa and located inside the mold resin portion 5.
  • the connection portion 2ab extends from the end portion of the terminal portion 2aa on the semiconductor element 1 side to the semiconductor element 1.
  • the metal wiring member 2b also includes a terminal portion protruding to the outside of the semiconductor device 20 and a connecting portion connected to the terminal portion and located inside the mold resin portion 5.
  • the terminal portion 2aa of the metal wiring member 2a and the terminal portion of the metal wiring member 2b serve as a connection portion with the outside.
  • the terminal portion 2aa may be connected not only to the semiconductor element 1 but also to the heat spreader 3 depending on the circuit configuration.
  • the upper surface on the semiconductor element 1 side and the lower surface on the opposite side are exposed from the surface of the mold resin portion 5. That is, the lower surface of the heat spreader 3 is exposed on the lower surface of the semiconductor device 20.
  • the lower surface of the heat spreader 3 and a part of the surface of the mold resin portion 5 adjacent to the lower surface form a partial region 20aa of the surface portion 20a of the semiconductor device 20.
  • the partial region 20aa is connected to the upper surface of the heat conductive insulating resin sheet 6.
  • a part 7aa of the first surface 7a which is the upper surface of the heat radiating member 7, is connected to the lower surface of the heat conductive insulating resin sheet 6.
  • a recess 8 is formed outside the outer circumference of the thermally conductive insulating resin sheet 6.
  • the recess 8 is a region where the surface of the mold resin portion 5 is recessed.
  • the recess 8 is located in a region on the heat dissipation member 7 side of the connection portion of the terminal portion 2aa and the metal wiring member 2b.
  • the surface portion 20a of the semiconductor device 20 facing the heat radiating member 7 includes a lower surface and a part of the side surface of the semiconductor device 20 that can be visually recognized from the heat radiating member 7 side as shown in FIG.
  • any material can be used as the material of the joining members 4a and 4b, and for example, a metal such as solder, silver (Ag), or aluminum (Al) can be used.
  • a metal such as solder, silver (Ag), or aluminum (Al)
  • Any material can be used as the material of the metal wiring members 2a and 2b, and for example, a metal such as copper (Cu) or aluminum (Al) or an alloy containing these metals can be used.
  • a metal such as copper (Cu) or aluminum (Al) or an alloy containing these metals can be used.
  • the semiconductor element for example, a voltage-driven MOS-FET (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor), an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), a diode, or the like can be used.
  • MOS-FET metal-oxide-semiconductor field-effect transistor
  • IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor
  • diode or the like
  • next-generation semiconductors such as wide bandgap semiconductors such as silicon nitride (SiN), gallium nitride, and silicon carbide can be used.
  • the semiconductor element 1 serves as a main heat source in the semiconductor module 100.
  • the heat radiating member 7 diffuses the heat generated when the semiconductor element 1 operates to the outside.
  • the heat radiating member 7 is a so-called heat sink.
  • a material constituting the heat radiating member 7 for example, a metal such as aluminum (Al) or copper (Cu) can be used.
  • a non-insulating material can be used as the material constituting the heat radiating member 7.
  • the heat radiating member 7 is provided with a plurality of fins on the lower side of the heat radiating member 7 in order to improve the heat radiating property.
  • a pipeline for circulating a cooling medium may be formed inside the heat radiating member 7.
  • the pipeline may be connected to a heat exchange unit such as a radiator (not shown) arranged outside the heat radiating member 7. It is preferable that the pipeline and the heat exchange section form a circuit capable of circulating the medium.
  • the heat radiating member 7 may be forcibly cooled by circulating the medium through the pipeline.
  • the medium for example, water or the like can be used.
  • the heat conductive insulating resin sheet 6 for example, a sheet-like member manufactured by impregnating ceramic with a thermosetting resin can be used. Air (void) may be contained in the heat conductive insulating resin sheet 6. When such a void exists inside the heat conductive insulating resin sheet 6, the void becomes a starting point of partial discharge according to Paschen's law. As a result, the insulating property of the heat conductive insulating resin sheet 6 may decrease.
  • the viscosity of the resin (for example, thermosetting resin) in the thermally conductive insulating resin sheet 6 temporarily decreases. As a result, the air contained in the heat conductive insulating resin sheet 6 and the resin flow together.
  • the air flowing in the heat conductive insulating resin sheet 6 and the resin flow uniformly if the gap between the semiconductor device 20 and the heat radiating member 7 is constant.
  • the gap in the space where the heat conductive insulating resin sheet 6 is located becomes wide only in the region where the recess exists. ..
  • the air and the resin tend to concentrate in the region of the heat conductive insulating resin sheet 6 facing the recess.
  • the concentration of air may significantly reduce the insulation characteristics of the region.
  • the recess when the depth of the recess is significantly deeper than the thickness of the thermally conductive insulating resin sheet 6, the resin is not filled inside the recess, and the adhesive strength of the thermally conductive insulating resin sheet 6 in the vicinity of the recess is increased. descend.
  • the surface of such a recess is pressed by a pin called an ejector pin that pushes the semiconductor device 20 out of the molding die after molding the semiconductor device 20, as in the recess 8 shown in FIGS. 1 and 2, for example.
  • the recess also corresponds to a portion where a scratch formed on the surface of the semiconductor device 20 or a sink mark of the mold resin portion 5 is generated.
  • the recess 8 is formed in the semiconductor device 20 below the metal wiring members 2a and 2b, that is, on the heat radiation member 7 side of the metal wiring members 2a and 2b. Further, the recess 8 is arranged outside the bonding region with the heat conductive insulating resin sheet 6 on the surface portion 20a of the semiconductor device 20. Therefore, when the heat conductive insulating resin sheet 6 is joined by pressurization and heating as described above, the phenomenon that the resin flowing in the heat conductive insulating resin sheet 6 and the air are concentrated in the vicinity of the recess 8 occurs. Can be prevented. Therefore, the partial discharge start voltage in the heat conductive insulating resin sheet 6 can be improved.
  • the insulation reliability of the semiconductor module 100 can be improved.
  • the uniform distribution of the resin in the heat conductive insulating resin sheet 6 makes it possible to improve the adhesiveness of the heat conductive insulating resin sheet 6. As a result, the reliability of the semiconductor module 100 can be improved.
  • the recess 8 is an indentation due to an ejector pin
  • the lower surface of the semiconductor device 20 is as shown in FIG. 2 in consideration of releasability when the semiconductor device 20 is taken out from the molding die after molding the semiconductor device 20. It is preferable to provide the recess 8 on the outer peripheral portion.
  • the recess 8 is preferably arranged at a position where the distance L1 between the recess 8 and the end of the heat conductive insulating resin sheet 6 is sufficiently large. In this way, it is possible to achieve both the releasability of the semiconductor device 20 at the time of molding and the insulating property and the adhesiveness of the semiconductor module 100 using the semiconductor device 20.
  • the recess 8 is arranged in a range that is not affected by the resin and air (voids) in the thermally conductive insulating resin sheet 6.
  • the distance L1 is larger than the thickness T1 of the heat conductive insulating resin sheet 6.
  • the semiconductor module 100 mainly includes a heat radiating member 7, a semiconductor device 20, and a heat conductive insulating resin sheet 6.
  • the heat radiating member 7 has a first surface 7a.
  • the semiconductor device 20 is arranged on the first surface 7a.
  • the semiconductor device 20 has a surface portion 20a facing the heat radiating member 7.
  • the heat conductive insulating resin sheet 6 connects the heat radiating member 7 and the semiconductor device 20. Specifically, the heat conductive insulating resin sheet 6 connects a part 7aa of the first surface 7a of the heat radiating member 7 and a part region 20aa of the surface portion 20a of the semiconductor device 20.
  • the semiconductor device 20 includes a semiconductor element 1 and a metal wiring member 2a.
  • the metal wiring member 2a is electrically connected to the semiconductor element 1.
  • the metal wiring member 2a includes a terminal portion 2aa projecting to the outside of the semiconductor device 20.
  • the recess 8 is formed outside the partial region 20aa to which the heat conductive insulating resin sheet 6 is connected.
  • the recess 8 is located in a region on the heat dissipation member 7 side of the terminal portion 2aa.
  • the recess 8 is not arranged in the region in contact with the heat conductive insulating resin sheet 6. Therefore, when the semiconductor device 20 and the heat radiating member 7 are joined by pressurizing and heating with the heat conductive insulating resin sheet 6, the resin flowing in the heat conductive insulating resin sheet 6 and the air are concentrated in the vicinity of the recess 8. It is possible to prevent the occurrence of such a phenomenon. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the partial discharge start voltage in the heat conductive insulating resin sheet 6. As a result, the insulation reliability of the semiconductor module 100 can be improved. At the same time, the uniform distribution of the resin in the heat conductive insulating resin sheet 6 makes it possible to improve the adhesiveness of the heat conductive insulating resin sheet 6. As a result, the reliability of the semiconductor module 100 can be improved.
  • the flatness of a part 7aa of the first surface 7a of the heat radiating member 7 is about the same as the flatness of the back surface of the heat conductive insulating resin sheet 6.
  • the flatness of a partial region 20aa of the surface portion 20a of the semiconductor device 20 is preferably about the same as the flatness of the upper surface of the heat conductive insulating resin sheet 6. It is preferable that the partial 7aa of the first surface 7a of the heat radiating member 7 and the partial region 20aa of the surface portion 20a of the semiconductor device 20 are not formed with recesses having a depth of 0.1 mm or more.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor module according to the second embodiment.
  • FIG. 4 is an enlarged partial cross-sectional schematic view showing a modified example of the semiconductor module according to the second embodiment.
  • the semiconductor module 100 shown in FIG. 3 basically has the same configuration as the semiconductor module 100 shown in FIGS. 1 and 2, and the same effect can be obtained, but the recess 8 in the semiconductor device 20 is formed.
  • the structure of the formed region is different from that of the semiconductor module 100 shown in FIGS. 1 and 2.
  • the surface portion 20a of the semiconductor device 20 includes the step portion 9.
  • the step portion 9 is located outside the partial region 20aa.
  • the step portion 9 is a side surface of the semiconductor device 20 and is formed in a region on the heat radiating member 7 side of the metal wiring members 2a and 2b.
  • the step portion 9 is separated from the heat radiating member 7 from a part of the region 20aa.
  • the stepped portion 9 overlaps a part of the metal wiring members 2a and 2b.
  • the recess 8 is formed in the step portion 9. From a different point of view, the recess 8 is arranged at a position away from the heat radiating member 7 from the upper surface of the heat spreader 3.
  • the semiconductor device 20 is compared with the case where the step portion 9 and the recess 8 are not formed.
  • the creepage distance between the metal wiring members 2a and 2b exposed from the mold resin portion 5 and the heat radiating member 7 can be made relatively long. Therefore, the semiconductor module 100 can be miniaturized while maintaining the insulation characteristics.
  • the semiconductor module 100 shown in FIG. 4 basically has the same configuration as the semiconductor module 100 shown in FIG. 3 and can obtain the same effect, but the region in which the recess 8 is formed in the semiconductor device 20 is formed.
  • the structure of is different from that of the semiconductor module 100 shown in FIG.
  • the step portion 9 formed on the outer peripheral portion of the surface portion 20a of the semiconductor device 20 includes the first step 9a and the second step 9b.
  • the recess 8 is formed in the second step 9b.
  • the first step 9a is arranged on the outer peripheral side of the second step 9b.
  • the distance between the first step 9a and the first surface 7a of the heat radiating member 7 is larger than the distance between the second step 9b and the first surface 7a of the heat radiating member 7.
  • the creepage distance between the metal wiring members 2a and 2b exposed from the mold resin portion 5 of the semiconductor device 20 and the heat radiating member 7 is shown in FIG. It can be relatively longer than the creepage distance at 100.
  • the number of steps included in the step portion 9 is not limited to two as shown in FIG. 4, and may be three or more.
  • the surface portion 20a of the semiconductor device 20 includes a step portion 9.
  • the step portion 9 is located outside the partial region 20aa.
  • the step portion 9 is separated from the heat radiating member 7 from a part of the region 20aa.
  • the stepped portion 9 overlaps a part of the metal wiring members 2a and 2b.
  • the recess 8 is formed in the step portion 9.
  • the step portion 9 is formed at a position where it overlaps with the metal wiring members 2a and 2b in a plan view, and the recess 8 is formed in the step portion 9, so that the step portion 9 and the recess 8 are formed.
  • the creepage distance between the metal wiring members 2a and 2b exposed from the mold resin portion 5 of the semiconductor device 20 and the heat radiating member 7 can be made relatively long as compared with the case where the above is not formed.
  • the insulation characteristics of the semiconductor module 100 can be improved, so that the semiconductor module 100 can be miniaturized while maintaining the insulation characteristics.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor module according to the third embodiment.
  • the semiconductor module 100 shown in FIG. 5 basically has the same configuration as the semiconductor module 100 shown in FIG. 3 and can obtain the same effect, but the outer peripheral portion on the first surface 7a of the heat radiating member 7 It is different from the semiconductor module 100 shown in FIG. 3 in that a step portion 10 on the heat radiating member side is formed in the semiconductor module 100. Specifically, in the semiconductor module 100 shown in FIG. 5, the portion of the first surface 7a of the heat radiating member 7 located outside the part 7aa connected to the heat conductive insulating resin sheet 6 is the one. A step portion 10 on the heat radiating member side separated from the semiconductor device 20 is formed from the portion 7aa.
  • the step portion 10 on the heat radiating member side partially overlaps with the metal wiring members 2a and 2b in the plan view of the semiconductor module 100.
  • the heat radiating member side step portion 10 may be formed so as to surround the outer periphery of the heat conductive insulating resin sheet 6.
  • the spatial distance between the metal wiring members 2a and 2b and the heat radiating member 7 is larger than the spatial distance in the semiconductor module 100 shown in FIG. Therefore, in order to increase the space distance, the thickness T2 of the heat spreader 3 is increased, the thicknesses of the joining members 4a and 4b are increased, or the thickness of the semiconductor element 1 is increased, which leads to an increase in the size of the semiconductor module 100. No action is required. Therefore, it is possible to suppress the increase in size of the semiconductor module 100, and it is possible to reduce the size and cost of the semiconductor module 100 in combination with the formation of the stepped portion 9 in the semiconductor device 20.
  • the depth L3 of the step portion 10 on the heat radiating member side can be set as follows, for example, in consideration of the manufacturability of the semiconductor module 100.
  • the minimum distance L2 from the end of the heat spreader 3 to the semiconductor element 1 is, for example, about 2 mm.
  • the heat spread angle is about 45 °.
  • the thickness T3 of the heat spreader 3 needs to be about 2 mm. Further, in this case, if the thickness T3 of the heat spreader 3 is set to 2 mm or more, the adverse effect due to the increase in thermal resistance becomes larger.
  • the above-mentioned spatial distance when the worst condition is taken into consideration needs to be 2.6 mm or more. Therefore, by setting the depth L3 of the step portion 10 on the heat radiation member side to 0.6 mm or more, the insulation property of the semiconductor module 100 can be ensured without unnecessarily thickening the heat spreader 3 to secure the creepage distance. As a result, the semiconductor module 100 can be downsized and reduced in cost.
  • ⁇ Effect> In the semiconductor module 100, in a plan view, it is a portion of the first surface 7a of the heat radiating member 7 that overlaps with the metal wiring members 2a and 2b, and is located outside a part 7aa connected to the heat conductive insulating resin sheet 6.
  • the portion to be provided includes a step portion 10 on the heat radiating member side that is separated from the semiconductor device 20 from the portion 7aa.
  • the space distance between the metal wiring members 2a and 2b and the heat radiating member 7 can be relatively increased. Therefore, it is not necessary to increase the thickness of the constituent members of the semiconductor device 20 such as the heat spreader 3 in order to increase the space distance. Therefore, it is possible to suppress the increase in size of the semiconductor module 100, and it is possible to reduce the size and cost of the semiconductor module 100.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor module according to the fourth embodiment.
  • FIG. 7 is an enlarged partial cross-sectional schematic view showing a modification 1 of the semiconductor module according to the fourth embodiment.
  • FIG. 8 is an enlarged partial cross-sectional schematic view showing a modification 2 of the semiconductor module according to the fourth embodiment.
  • the semiconductor module 100 shown in FIG. 6 basically has the same configuration as the semiconductor module 100 shown in FIGS. 1 and 2, and the same effect can be obtained, but the recess 8 in the semiconductor device 20 is formed.
  • the structure of the formed region is different from that of the semiconductor module 100 shown in FIGS. 1 and 2.
  • a convex portion 11 surrounding the outer periphery of the heat conductive insulating resin sheet 6 is formed on the surface portion 20a of the semiconductor device 20.
  • a part of the surface of the convex portion 11 is in contact with the first surface 7a of the heat radiating member 7.
  • the concave portion 8 is formed on a part of the surface of the convex portion 11 that contacts the first surface 7a.
  • the convex portion 11 is formed on the outer peripheral portion of the surface portion of the mold resin portion 5 facing the heat radiating member 7.
  • the heat conductivity of the heat conductive insulating resin sheet 6 can be dammed at the convex portion 11. Further, since the space surrounded by the convex portion 11 is sealed, the internal pressure of the heat conductive insulating resin sheet 6 becomes high. The higher the internal pressure inside the thermally conductive insulating resin sheet 6, the easier it is to crush the air (voids) inside the thermally conductive insulating resin sheet 6. As a result, the partial discharge start voltage of the heat conductive insulating resin sheet 6 can be improved. Therefore, the insulation reliability of the semiconductor module 100 can be improved.
  • the semiconductor module 100 shown in FIG. 7 basically has the same configuration as the semiconductor module 100 shown in FIG. 6 and can obtain the same effect, but the structure of the convex portion 11 in the semiconductor device 20 is shown in FIG. It is different from the semiconductor module 100 shown in 6.
  • the inner peripheral surface of the convex portion 11 of the semiconductor device 20 is the tapered portion 11a.
  • the tapered portion 11a is a surface portion of the convex portion 11 facing the heat conductive insulating resin sheet 6.
  • the tapered portion 11a is inclined with respect to the first surface 7a of the heat radiating member 7. The distance between the tapered portion 11a and the first surface 7a decreases as it approaches the side surface of the semiconductor device 20.
  • the distance between the tapered portion 11a and the first surface 7a becomes smaller as the distance from the heat conductive insulating resin sheet 6 increases.
  • the resin and air flowing in the heat conductive insulating resin sheet 6 dissipate heat in the vicinity of the convex portion 11. It becomes easy to gather on the member 7 side. Therefore, the voids on the heat sink 3 side in the heat conductive insulating resin sheet 6 can be reduced. As a result, the partial discharge start voltage of the thermally conductive insulating resin sheet 6 can be further improved, and the insulation reliability of the semiconductor module 100 can be improved.
  • the semiconductor module 100 shown in FIG. 8 basically has the same configuration as the semiconductor module 100 shown in FIG. 6 and can obtain the same effect, but the structure of the convex portion 11 in the semiconductor device 20 is shown in FIG. It is different from the semiconductor module 100 shown in 6. Specifically, in the semiconductor module 100 shown in FIG. 8, a step portion 11b is formed on the inner peripheral side surface of the convex portion 11 of the semiconductor device 20.
  • the step portion 11b includes a first step 11ba and a second step 11bb.
  • the number of steps included in the step portion 11b may be two as shown in FIG. 8, but may be three or more. In the step portion 11b, it is preferable that the closer the step is to the outer peripheral side of the semiconductor device 20, the smaller the distance between the heat radiating member 7 and the first surface 7a.
  • a convex portion 11 is formed on the surface portion 20a of the semiconductor device 20 so as to be located outside the partial region 20aa and surround the outer periphery of the heat conductive insulating resin sheet 6.
  • the concave portion 8 is formed in the convex portion 11.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor module according to the fifth embodiment.
  • FIG. 10 is an enlarged partial cross-sectional schematic view of the semiconductor module shown in FIG.
  • FIG. 11 is an enlarged partial cross-sectional schematic view showing a modified example of the semiconductor module according to the fifth embodiment.
  • the semiconductor module 100 shown in FIGS. 9 and 10 basically has the same configuration as the semiconductor module 100 shown in FIG. 7, and the same effect can be obtained, but the first surface 7a of the heat radiating member 7 It is different from the semiconductor module 100 shown in FIG. 7 in that a step portion 10 on the heat radiating member side is formed on the outer peripheral portion of the above. Specifically, in the semiconductor module 100 shown in FIGS. 9 and 10, a portion of the first surface 7a of the heat radiating member 7 located outside the part 7aa connected to the heat conductive insulating resin sheet 6 A step portion 10 on the heat radiating member side, which is separated from the semiconductor device 20 from the partial 7aa, is formed. The depth of the stepped portion 10 on the heat radiating member side is preferably 0.6 mm or more, as in the semiconductor module 100 shown in FIG.
  • the step portion 10 on the heat radiating member side partially overlaps with the metal wiring members 2a and 2b in the plan view of the semiconductor module 100.
  • the heat radiating member side step portion 10 is formed so as to surround the outer periphery of the heat conductive insulating resin sheet 6.
  • the convex portion 11 of the semiconductor device 20 may be fitted with the stepped portion 10 on the heat radiation member side. Specifically, on the tapered portion 11a which is the inner peripheral side surface of the convex portion 11 of the semiconductor device 20, the corner portion which is the inner peripheral side end portion of the heat radiating member side step portion 10 on the first surface 7a of the heat radiating member 7. 7ab may come into contact.
  • the spatial distance and the creepage distance between the metal wiring members 2a and 2b exposed to the outside of the mold resin portion 5 and the heat radiating member 7 can be relatively increased. Therefore, it is possible to suppress the increase in size of the semiconductor module 100, and it is possible to reduce the size and cost of the semiconductor module 100.
  • the semiconductor module 100 shown in FIG. 11 basically has the same configuration as the semiconductor module 100 shown in FIGS. 9 and 10, and the same effect can be obtained, but the convex portion 11 in the semiconductor device 20
  • the structure is different from the semiconductor module 100 shown in FIGS. 9 and 10.
  • a step portion 11b is formed on the inner peripheral side surface of the convex portion 11 of the semiconductor device 20.
  • the step portion 11b includes a first step 11ba and a second step 11bb. Similar to the semiconductor module 100 shown in FIG. 8, the number of steps included in the step portion 11b may be two, but may be three or more.
  • the first surface 7a of the heat radiating member includes a step portion 10 on the heat radiating member side.
  • the heat radiating member side step portion 10 surrounds a part 7aa connected to the heat conductive insulating resin sheet 6 and is separated from the semiconductor device 20 from the part 7aa.
  • the convex portion 11 of the semiconductor device 20 is in contact with the stepped portion 10 on the heat radiating member side.
  • the heat conductive insulating resin sheet 6 when the heat conductive insulating resin sheet 6 is pressurized and heated to join the semiconductor device 20 and the heat radiating member 7, the generation of voids in the heat conductive insulating resin sheet 6 can be suppressed. As a result, the partial discharge start voltage of the thermally conductive insulating resin sheet 6 can be improved, and the insulation reliability of the semiconductor module 100 can be improved. Further, the spatial distance and the creepage distance between the metal wiring members 2a and 2b exposed to the outside of the mold resin portion 5 and the heat radiating member 7 can be relatively increased. Therefore, it is possible to reduce the size and cost of the semiconductor module 100.
  • Embodiment 6 the semiconductor module according to any one of the above-described first to fifth embodiments is applied to a power conversion device.
  • the present invention is not limited to a specific power conversion device, the case where the present invention is applied to a three-phase inverter will be described below as a sixth embodiment.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a power conversion system to which the power conversion device according to the present embodiment is applied.
  • the power conversion system shown in FIG. 12 includes a power supply 150, a power conversion device 250, and a load 300.
  • the power source 150 is a DC power source and supplies DC power to the power converter 250.
  • the power supply 150 can be configured with various things, for example, it can be configured with a DC system, a solar cell, a storage battery, or it can be configured with a rectifier circuit or an AC / DC converter connected to an AC system. May be good. Further, the power supply 150 may be configured by a DC / DC converter that converts the DC power output from the DC system into a predetermined power.
  • the power conversion device 250 is a three-phase inverter connected between the power supply 150 and the load 300, converts the DC power supplied from the power supply 150 into AC power, and supplies AC power to the load 300. As shown in FIG. 12, the power conversion device 250 has a main conversion circuit 251 that converts DC power into AC power and outputs it, and a control circuit 253 that outputs a control signal for controlling the main conversion circuit 251 to the main conversion circuit 251. And have.
  • the load 300 is a three-phase electric motor driven by AC power supplied from the power converter 250.
  • the load 300 is not limited to a specific application, and is an electric motor mounted on various electric devices.
  • the load 300 is used as an electric motor for a hybrid vehicle, an electric vehicle, a railroad vehicle, an elevator, or an air conditioner.
  • the main conversion circuit 251 includes a switching element and a freewheeling diode (not shown), and when the switching element switches, the DC power supplied from the power supply 150 is converted into AC power and supplied to the load 300.
  • the main conversion circuit 251 is a two-level three-phase full bridge circuit, and has six switching elements and each switching element. It can consist of six anti-parallel freewheeling diodes.
  • Each switching element and each freewheeling diode of the main conversion circuit 251 is composed of a semiconductor module 252 corresponding to any one of the above-described first to fifth embodiments.
  • the six switching elements are connected in series for each of the two switching elements to form an upper and lower arm, and each upper and lower arm constitutes each phase (U phase, V phase, W phase) of the full bridge circuit. Then, the output terminals of the upper and lower arms, that is, the three output terminals of the main conversion circuit 251 are connected to the load 300.
  • the main conversion circuit 251 includes a drive circuit (not shown) for driving each switching element
  • the drive circuit may be built in the semiconductor module 252, or a drive circuit may be provided separately from the semiconductor module 252. It may be provided.
  • the drive circuit generates a drive signal for driving the switching element of the main conversion circuit 251 and supplies the drive signal to the control electrode of the switching element of the main conversion circuit 251.
  • a drive signal for turning on the switching element and a drive signal for turning off the switching element are output to the control electrodes of each switching element.
  • the drive signal When the switching element is kept in the on state, the drive signal is a voltage signal (on signal) equal to or higher than the threshold voltage of the switching element, and when the switching element is kept in the off state, the drive signal is a voltage equal to or lower than the threshold voltage of the switching element. It becomes a signal (off signal).
  • the control circuit 253 controls the switching element of the main conversion circuit 251 so that the desired power is supplied to the load 300. Specifically, the time (on time) for each switching element of the main conversion circuit 251 to be in the on state is calculated based on the power to be supplied to the load 300.
  • the main conversion circuit 251 can be controlled by PWM control that modulates the on-time of the switching element according to the voltage to be output. Then, a control command (control signal) is output to the drive circuit provided in the main conversion circuit 251 so that an on signal is output to the switching element that should be turned on at each time point and an off signal is output to the switching element that should be turned off. Is output.
  • the drive circuit outputs an on signal or an off signal as a drive signal to the control electrode of each switching element according to this control signal.
  • the semiconductor module according to any one of the first to fifth embodiments is applied as the switching element of the main conversion circuit 251 and the freewheeling diode, the reliability of the power conversion device is increased. It can be improved.
  • the present invention is not limited to this, and can be applied to various power conversion devices.
  • a two-level power converter is used, but a three-level or multi-level power converter may be used, and when power is supplied to a single-phase load, the present invention is applied to a single-phase inverter. You may apply it.
  • the present invention can be applied to a DC / DC converter or an AC / DC converter.
  • the power conversion device to which the present invention is applied is not limited to the case where the above-mentioned load is an electric motor.
  • a power source for a discharge machine, a laser machine, an induction heating cooker, or a non-contact power supply system can be used as a device, and can also be used as a power conditioner for a photovoltaic power generation system, a power storage system, or the like.

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Abstract

信頼性の高い半導体モジュールおよび当該半導体モジュールを用いた信頼性の高い電力変換装置が得られる。半導体モジュール（１００）は、放熱部材（７）と、半導体装置（２０）と、熱伝導性絶縁樹脂シート（６）とを備える。熱伝導性絶縁樹脂シート（６）は、放熱部材（７）と半導体装置（２０）とを接続する。半導体装置（２０）は、半導体素子（１）と、金属配線部材（２ａ）とを含む。金属配線部材（２ａ）は、半導体素子（１）と電気的に接続される。金属配線部材（２ａ）は、半導体装置（２０）の外側に突出する端子部（２ａａ）を含む。半導体装置（２０）の表面部分（２０ａ）において、熱伝導性絶縁樹脂シート（６）が接続された一部領域（２０ａａ）より外側に凹部（８）が形成される。凹部（８）は、端子部（２ａａ）より放熱部材（７）側の領域に位置する。

Description

半導体モジュールおよび電力変換装置
　この発明は、半導体モジュールおよび電力変換装置に関する。
　従来、熱伝導性絶縁樹脂シートによって半導体装置を放熱部材に接続した半導体モジュールが知られている（たとえば、特開２００３－１５３５５４号公報参照）。このような半導体モジュールは、たとえば電力変換装置に用いられる。特開２００３－１５３５５４号公報では、放熱性に加えて接着性および絶縁性を有した熱伝導性絶縁樹脂シートによって半導体装置を放熱部材に固定している。
特開２００３－１５３５５４号公報
　上記のような熱伝導性絶縁樹脂シートは、高い熱伝導性、絶縁性および接着性が求められる。そのため、たとえば無機物に熱硬化性樹脂を含浸した熱伝導性の樹脂組成物が熱伝導性絶縁樹脂シートとして用いられる。このような熱伝導性絶縁樹脂シートは、従来から半導体装置と放熱部材との接続部に用いられていたグリスや放熱シートと異なり、硬度が高く変形し難い。そのため、たとえば半導体装置において熱伝導性絶縁樹脂シートと接続される表面に、半導体装置をモールド樹脂でモールドした後金型から離型する際に形成されるエジェクタピン跡のような微小な傷や凹部が存在すると、熱伝導性絶縁樹脂シートと半導体装置との接続部における接続強度、放熱特性および絶縁特性が劣化する恐れがある。すなわち、上記のような傷や凹部に起因して、半導体モジュールの信頼性が低下する恐れがあった。
　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、信頼性の高い半導体モジュールおよび当該半導体モジュールを用いた信頼性の高い電力変換装置を提供することである。
　本開示に従った半導体モジュールは、放熱部材と、半導体装置と、熱伝導性絶縁樹脂シートとを備える。放熱部材は第１面を有する。半導体装置は、第１面上に配置される。半導体装置は、放熱部材と対向する表面部分を有する。熱伝導性絶縁樹脂シートは、放熱部材と半導体装置とを接続する。具体的には、熱伝導性絶縁樹脂シートは放熱部材の第１面の一部と半導体装置の表面部分の一部領域とを接続する。半導体装置は、半導体素子と、金属配線部材とを含む。金属配線部材は、半導体素子と電気的に接続される。金属配線部材は、半導体装置の外側に突出する端子部を含む。半導体装置の表面部分において、熱伝導性絶縁樹脂シートが接続された一部領域より外側に凹部が形成される。凹部は、端子部より放熱部材側の領域に位置する。
　本開示に従った電力変換装置は、主変換回路と、制御回路とを備える。主変換回路は、上記半導体モジュールを有する。主変換回路は、入力される電力を変換して出力する。制御回路は、主変換回路を制御する制御信号を主変換回路に出力する。
　上記によれば、半導体装置の表面部分において、熱伝導性絶縁樹脂シートが接続された一部領域より外側に凹部が形成されるので、信頼性の高い半導体モジュールおよび当該半導体モジュールを用いた信頼性の高い電力変換装置が得られる。
実施の形態１に係る半導体モジュールの断面模式図である。 図１の線分ＩＩ－ＩＩにおける断面模式図である。 実施の形態２に係る半導体モジュールの断面模式図である。 実施の形態２に係る半導体モジュールの変形例を示す拡大部分断面模式図である。 実施の形態３に係る半導体モジュールの断面模式図である。 実施の形態４に係る半導体モジュールの断面模式図である。 実施の形態４に係る半導体モジュールの変形例１を示す拡大部分断面模式図である。 実施の形態４に係る半導体モジュールの変形例２を示す拡大部分断面模式図である。 実施の形態５に係る半導体モジュールの断面模式図である。 図９に示した半導体モジュールの拡大部分断面模式図である。 実施の形態５に係る半導体モジュールの変形例を示す拡大部分断面模式図である。 実施の形態６に係る電力変換システムの構成を示すブロック図である。
　以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、同一の構成には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。
　実施の形態１．
　＜半導体モジュールの構成＞
　図１は、実施の形態１に係る半導体モジュールの断面模式図である。図２は、図１の線分ＩＩ－ＩＩにおける断面模式図である。
　図１および図２に示した半導体モジュール１００は、放熱部材７と、半導体装置２０と、熱伝導性絶縁樹脂シート６とを主に備える。放熱部材７は第１面７ａを有する。半導体装置２０は、第１面７ａ上に配置される。半導体装置２０は、放熱部材７と対向する表面部分２０ａを有する。熱伝導性絶縁樹脂シート６は、放熱部材７の第１面７ａの一部７ａａと半導体装置２０の表面部分２０ａの一部領域２０ａａとを接続する。半導体装置２０の表面部分２０ａにおいて、熱伝導性絶縁樹脂シート６が接続された一部領域２０ａａより外側に凹部８が形成される。
　なお、本明細書においては、説明の便宜のため以下に説明する半導体モジュール１００における各部材の面について下記のように記載することがある。すなわち、放熱部材７のフィン部形成された側を放熱部材７の下側と記載し、第１面７ａ側を上側と記載し、第１面７ａを上面と記載することがある。熱伝導性絶縁樹脂シート６に関して、放熱部材７側の面を下面と記載し、半導体装置２０側の面を上面と記載することがある。半導体装置２０に関して、表面部分２０ａのうち熱伝導性絶縁樹脂シート６と接合される一部領域２０ａａと同一平面となっている面を下面と記載し、当該下面と反対側に位置する面を上面と記載することがある。また、半導体装置２０において上記下面と上記上面とを接続する面を側面と記載することがある。なお、放熱部材７を半導体装置２０の上面側または側面側に配置した場合であっても、上述した標記を用いる場合がある。
　半導体装置２０は、半導体素子１と、ヒートスプレッダ３と、金属配線部材２ａ，２ｂとワイヤ２ｃと、モールド樹脂部５とを主に含む。半導体素子１はたとえば電力用半導体素子である。半導体素子１は接合部材４ａによりヒートスプレッダ３の上面に接続されている。ヒートスプレッダ３の平面形状はたとえば四角形状である。半導体素子１は接合部材４ｂにより金属配線部材２ａと接続されている。具体的には、接合部材４ｂは半導体素子１の上面に形成された図示しない電極と金属配線部材２ａとを接続する。また、半導体素子１はワイヤ２ｃを介して金属配線部材２ｂと接続される。
　金属配線部材２ａ、２ｂの一部と半導体素子１とヒートスプレッダ３とを内部に保持して封止するように、モールド樹脂部５が形成されている。金属配線部材２ａは、半導体装置２０の外側に突出する端子部２ａａと、端子部２ａａに連なりモールド樹脂部５の内部に位置する接続部２ａｂとを含む。接続部２ａｂは、端子部２ａａの半導体素子１側の端部から半導体素子１上にまで延在する。金属配線部材２ｂも、半導体装置２０の外部に突出する端子部と、当該端子部に連なりモールド樹脂部５の内部に位置する接続部とを含む。金属配線部材２ａの端子部２ａａおよび金属配線部材２ｂの端子部は外部との接続部分となる。なお、端子部２ａａは、半導体素子１だけでなく、回路構成により、ヒートスプレッダ３に接続される場合もある。
　ヒートスプレッダ３において半導体素子１側の上面と反対側の下面は、モールド樹脂部５の表面から露出している。つまりヒートスプレッダ３の下面は半導体装置２０の下面において露出している。ヒートスプレッダ３の下面と当該下面に隣接するモールド樹脂部５の表面の一部とは、半導体装置２０の表面部分２０ａの一部領域２０ａａを構成する。当該一部領域２０ａａは熱伝導性絶縁樹脂シート６の上面と接続されている。また、放熱部材７の上面である第１面７ａの一部７ａａは熱伝導性絶縁樹脂シート６の下面と接続されている。
　半導体装置２０の下面において、熱伝導性絶縁樹脂シート６の外周より外側に凹部８が形成されている。凹部８はモールド樹脂部５の表面が凹んだ領域である。凹部８は、端子部２ａａおよび金属配線部材２ｂの接続部より放熱部材７側の領域に位置する。なお、半導体装置２０の放熱部材７と対向する表面部分２０ａとは、図２に示すように放熱部材７側から視認できる半導体装置２０の下面と側面の一部とを含む。
　接合部材４ａ，４ｂの材料としては任意の材料を用いることができるが、たとえばはんだ、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属を用いることができる。金属配線部材２ａ，２ｂの材料としても、任意の材料を用いることができるが、たとえば銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などの金属またはこれらの金属を含む合金を用いることができる。ワイヤ２ｃの材料としては、任意の材料を用いることができるが、たとえば銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などの金属またはこれらの金属を含む合金を用いることができる。
　半導体素子１としては、たとえば電圧駆動型のＭＯＳ－ＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor　field-effect　transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated　Gate　Bipolar　Transistor）、ダイオードなどを用いることができる。半導体素子１を構成する材料としては、シリコンの他に、窒化珪素（ＳｉＮ）、窒化ガリウム、炭化珪素といったワイドバンドギャップ半導体など、いわゆる次世代半導体を用いることができる。半導体素子１は半導体モジュール１００における主たる発熱源となる。
　放熱部材７は、半導体素子１が動作時に発する熱を外部へ拡散する。放熱部材７はいわゆるヒートシンクである。放熱部材７を構成する材料としては、たとえばアルミニウム（Ａｌ）または銅（Ｃｕ）などの金属を用いることができる。放熱部材７を構成する材料としては非絶縁性の材料を用いることができる。放熱部材７では、図１に示すように放熱性を向上するため、放熱部材７の下側に複数のフィンを設けている。また、放熱部材７の内部に冷却用の媒体を流通させる管路を形成してもよい。管路は放熱部材７の外部に配置された図示しないラジエータなどの熱交換部と接続されていてもよい。管路と当該熱交換部とは媒体を循環させることができるような回路を形成していることが好ましい。当該管路に媒体を流通させることで、放熱部材７を強制的に冷却してもよい。媒体としてはたとえば水などを用いることができる。
　熱伝導性絶縁樹脂シート６としては、たとえばセラミックに熱硬化性の樹脂を含浸して製作されたシート状の部材を用いることができる。熱伝導性絶縁樹脂シート６内には空気(ボイド)が含まれている場合がある。このようなボイドが熱伝導性絶縁樹脂シート６の内部に存在すると、当該ボイドはパッシェンの法則に従い部分放電の起点となる。この結果、熱伝導性絶縁樹脂シート６の絶縁性が低下する恐れがある。
　熱伝導性絶縁樹脂シート６でのボイドの残存による絶縁性の低下を防ぎ、かつ、半導体装置２０と放熱部材７とをより強固に接合するため、熱伝導性絶縁樹脂シート６には接合時に圧力と熱とが加えられる。具体的には、半導体装置２０と熱伝導性絶縁樹脂シート６と放熱部材７とを積層した状態で、半導体装置２０が破壊されない範囲の圧力を積層方向に加えながら、熱伝導性絶縁樹脂シート６を加熱する。このようにして熱伝導性絶縁樹脂シート６により半導体装置２０と放熱部材７とが接合される。上記のような加圧・加熱による接合処理時には、熱伝導性絶縁樹脂シート６内の樹脂（たとえば熱硬化性樹脂）は一時的に粘度が下がる。この結果、熱伝導性絶縁樹脂シート６内に含まれる空気と当該樹脂とが共に流動する。
　この時、熱伝導性絶縁樹脂シート６内で流動している空気と樹脂とは、半導体装置２０と放熱部材７との間の隙間が一定であれば一様に流動する。しかし、熱伝導性絶縁樹脂シート６と接触する半導体装置２０の一部領域２０ａａに凹部が存在すると、当該凹部が存在する領域のみ、熱伝導性絶縁樹脂シート６が位置する空間の隙間が広くなる。この結果、熱伝導性絶縁樹脂シート６中において当該凹部に面する領域に空気と樹脂とが集中しやすくなる。特に、空気が集中することによって、当該領域の絶縁特性が著しく低下する恐れがある。また、当該凹部の深さが熱伝導性絶縁樹脂シート６の厚みよりも著しく深い場合、当該凹部の内部に樹脂が充填されず、当該凹部近傍での熱伝導性絶縁樹脂シート６の接着強度が低下する。このような凹部は、たとえば図１および図２に示した凹部８のように、半導体装置２０の成型後に成形金型から半導体装置２０を押し出すエジェクタピンと呼ばれるピンによって半導体装置２０の表面が押圧されることにより形成される。また、当該凹部には、半導体装置２０の表面に形成される傷またはモールド樹脂部５のヒケが発生した部分なども該当する。
　図１および図２に示した半導体モジュール１００では、半導体装置２０において金属配線部材２ａ，２ｂより下側、つまり金属配線部材２ａ，２ｂより放熱部材７側に上記凹部８が形成されている。また、当該凹部８は、半導体装置２０の表面部分２０ａにおいて熱伝導性絶縁樹脂シート６との接合領域より外側に配置されている。そのため、上記のように熱伝導性絶縁樹脂シート６の加圧・加熱による接合処理時に、熱伝導性絶縁樹脂シート６内で流動する樹脂と空気とが凹部８近傍に集中するといった現象の発生を防止できる。このため、熱伝導性絶縁樹脂シート６における部分放電開始電圧を向上させることができる。この結果、半導体モジュール１００における絶縁信頼性を向上させることができる。また、同時に熱伝導性絶縁樹脂シート６内の樹脂の分布が均一になることで、熱伝導性絶縁樹脂シート６の接着性も向上させることができる。この結果、半導体モジュール１００の信頼性を向上させることができる。
　上記凹部８がエジェクタピンによる圧痕であれば、半導体装置２０のモールド成形後に、成形金型から半導体装置２０を取り出す際の離型性を考慮し、図２に示すように半導体装置２０の下面の外周部に凹部８を設けることが好ましい。凹部８は熱伝導性絶縁樹脂シート６の端部との間の距離Ｌ１が十分大きくなる位置に配置されることが好ましい。このようにすれば、半導体装置２０のモールド成形時の離型性と、半導体装置２０を用いた半導体モジュール１００における絶縁性および接着性とを両立することが可能である。
　なお、上記凹部８は熱伝導性絶縁樹脂シート６中の樹脂および空気（ボイド）の影響を受けない範囲に配置することが好ましい。たとえば、上記距離Ｌ１を、熱伝導性絶縁樹脂シート６の厚みＴ１より大きくすることが好ましい。
　＜作用効果＞
　本開示に従った半導体モジュール１００は、放熱部材７と、半導体装置２０と、熱伝導性絶縁樹脂シート６とを主に備える。放熱部材７は第１面７ａを有する。半導体装置２０は、第１面７ａ上に配置される。半導体装置２０は、放熱部材７と対向する表面部分２０ａを有する。熱伝導性絶縁樹脂シート６は、放熱部材７と半導体装置２０とを接続する。具体的には、熱伝導性絶縁樹脂シート６は放熱部材７の第１面７ａの一部７ａａと半導体装置２０の表面部分２０ａの一部領域２０ａａとを接続する。半導体装置２０は、半導体素子１と、金属配線部材２ａとを含む。金属配線部材２ａは、半導体素子１と電気的に接続される。金属配線部材２ａは、半導体装置２０の外側に突出する端子部２ａａを含む。半導体装置２０の表面部分２０ａにおいて、熱伝導性絶縁樹脂シート６が接続された一部領域２０ａａより外側に凹部８が形成される。凹部８は、端子部２ａａより放熱部材７側の領域に位置する。
　このようにすれば、熱伝導性絶縁樹脂シート６と接触する領域に凹部８が配置されない。そのため、熱伝導性絶縁樹脂シート６による半導体装置２０と放熱部材７との加圧・加熱による接合処理時に、熱伝導性絶縁樹脂シート６内で流動する樹脂と空気とが凹部８近傍に集中するといった現象の発生を防止できる。このため、熱伝導性絶縁樹脂シート６における部分放電開始電圧の低下を抑制できる。この結果、半導体モジュール１００における絶縁信頼性を向上させることができる。また、同時に熱伝導性絶縁樹脂シート６内の樹脂の分布が均一になることで、熱伝導性絶縁樹脂シート６の接着性も向上させることができる。この結果、半導体モジュール１００の信頼性を向上させることができる。
　なお、放熱部材７の第１面７ａの一部７ａａの平坦性は熱伝導性絶縁樹脂シート６の裏面の平坦性と同程度出ることが好ましい。半導体装置２０の表面部分２０ａの一部領域２０ａａの平坦性は、熱伝導性絶縁樹脂シート６の上面の平坦性同程度であることが好ましい。放熱部材７の第１面７ａの一部７ａａおよび半導体装置２０の表面部分２０ａの一部領域２０ａａは０．１ｍｍ以上の深さを有する凹部が形成されていないことが好ましい。
　実施の形態２．
　＜半導体モジュールの構成＞
　図３は、実施の形態２に係る半導体モジュールの断面模式図である。図４は、実施の形態２に係る半導体モジュールの変形例を示す拡大部分断面模式図である。
　図３に示した半導体モジュール１００は、基本的には図１および図２に示した半導体モジュール１００と同様の構成を備え、同様の効果を得ることができるが、半導体装置２０における凹部８が形成された領域の構造が図１および図２に示した半導体モジュール１００と異なっている。具体的には、図３に示した半導体モジュール１００では、半導体装置２０の表面部分２０ａが、段差部９を含んでいる。段差部９は、一部領域２０ａａより外側に位置する。段差部９は、半導体装置２０の側面であって金属配線部材２ａ，２ｂより放熱部材７側の領域に形成されている。段差部９は、一部領域２０ａａより放熱部材７から離れている。平面視において、段差部９は金属配線部材２ａ，２ｂの一部と重なっている。凹部８は段差部９に形成されている。異なる観点から言えば、凹部８はヒートスプレッダ３の上面より放熱部材７から離れた位置に配置されている。
　この場合、半導体装置２０において段差部９が形成されると共に、当該段差部９に凹部８が形成されているので、当該段差部９および凹部８が形成されていない場合と比べて、半導体装置２０のモールド樹脂部５から露出した金属配線部材２ａ，２ｂと放熱部材７との間の沿面距離を相対的に長くできる。このため、絶縁特性を維持した状態で半導体モジュール１００の小型化を図ることができる。
　図４に示した半導体モジュール１００は、基本的には図３に示した半導体モジュール１００と同様の構成を備え、同様の効果を得ることができるが、半導体装置２０における凹部８が形成された領域の構造が図３に示した半導体モジュール１００と異なっている。具体的には、図４に示した半導体モジュール１００では、半導体装置２０の表面部分２０ａの外周部に形成された段差部９が、第１段差９ａと第２段差９ｂとを含んでいる。凹部８は第２段差９ｂに形成されている。表面部分２０ａにおいて、第１段差９ａは第２段差９ｂより外周側に配置されている。第１段差９ａと放熱部材７の第１面７ａとの間の距離は、第２段差９ｂと放熱部材７の第１面７ａとの間の距離より大きい。
　この場合、段差部９が多段構成となっているので、半導体装置２０のモールド樹脂部５から露出した金属配線部材２ａ，２ｂと放熱部材７との間の沿面距離を図３に示した半導体モジュール１００での沿面距離より相対的に長くできる。なお、段差部９に含まれる段差の数は図４に示したように２つに限られず、３つ以上としてもよい。
　＜作用効果＞
　上記半導体モジュール１００において、半導体装置２０の表面部分２０ａは、段差部９を含む。段差部９は、一部領域２０ａａより外側に位置する。段差部９は、一部領域２０ａａより放熱部材７から離れている。平面視において、段差部９は金属配線部材２ａ，２ｂの一部と重なっている。凹部８は段差部９に形成されている。
　この場合、半導体装置２０において金属配線部材２ａ、２ｂと平面視において重なる位置に段差部９が形成されると共に、当該段差部９に凹部８が形成されているので、当該段差部９および凹部８が形成されていない場合と比べて、半導体装置２０のモールド樹脂部５から露出した金属配線部材２ａ，２ｂと放熱部材７との間の沿面距離を相対的に長くできる。この結果、半導体モジュール１００の絶縁特性を向上させることができるので、絶縁特性を維持したままで半導体モジュール１００の小型化を図ることができる。
　実施の形態３．
　＜半導体モジュールの構成＞
　図５は、実施の形態３に係る半導体モジュールの断面模式図である。
　図５に示した半導体モジュール１００は、基本的には図３に示した半導体モジュール１００と同様の構成を備え、同様の効果を得ることができるが、放熱部材７の第１面７ａにおける外周部に放熱部材側段差部１０が形成されている点が、図３に示した半導体モジュール１００と異なっている。具体的には、図５に示した半導体モジュール１００では、放熱部材７の第１面７ａのうち、熱伝導性絶縁樹脂シート６と接続された一部７ａａより外側に位置する部分に、当該一部７ａａより半導体装置２０から離れた放熱部材側段差部１０が形成されている。放熱部材側段差部１０は半導体モジュール１００の平面視において金属配線部材２ａ，２ｂと部分的に重なっている。放熱部材側段差部１０は、熱伝導性絶縁樹脂シート６の外周を囲むように形成されていてもよい。
　この場合、金属配線部材２ａ，２ｂと放熱部材７との間の空間距離が図３に示した半導体モジュール１００での当該空間距離より大きくなる。そのため、当該空間距離を大きくするためにヒートスプレッダ３の厚みＴ２を厚くする、あるいは接合部材４ａ，４ｂの厚みを厚くする、あるいは半導体素子１の厚みを厚くする、といった半導体モジュール１００の大型化につながる対応が不要となる。したがって、半導体モジュール１００の大型化を抑制でき、半導体装置２０における段差部９の形成と組み合わせて半導体モジュール１００の小型化、低コスト化を図ることができる。
　ここで、放熱部材側段差部１０の深さＬ３は、半導体モジュール１００の製造性を考慮した場合、たとえば以下のように設定できる。図５に示す半導体モジュール１００において、ヒートスプレッダ３の端から半導体素子１までの距離Ｌ２は最小でたとえば２ｍｍ程度である。ヒートスプレッダ３における熱広がりについて、熱の広がり角度が４５°程度であると想定する。この場合、ヒートスプレッダ３において十分熱を広げるためには、ヒートスプレッダ３の厚みＴ３は２ｍｍ程度必要である。さらに、この場合ヒートスプレッダ３の厚みＴ３を２ｍｍ以上とすると、かえって熱抵抗が増加による悪影響が大きくなる。一方で、例えば１２００Ｖ耐圧の半導体装置２０を検討した場合、最悪条件を考慮した際の上記空間距離は２．６ｍｍ以上必要である。したがって、放熱部材側段差部１０の深さＬ３を０．６ｍｍ以上とすることで、ヒートスプレッダ３を無駄に分厚くして沿面距離を確保しなくとも、半導体モジュール１００の絶縁性を担保できる。この結果、半導体モジュール１００の小型化および低コスト化を図ることができる。
　＜作用効果＞
　上記半導体モジュール１００では、平面視において、金属配線部材２ａ，２ｂと重なる放熱部材７の第１面７ａの部分であって、熱伝導性絶縁樹脂シート６と接続された一部７ａａより外側に位置する部分は、当該一部７ａａより半導体装置２０から離れた放熱部材側段差部１０を含む。
　この場合、金属配線部材２ａ，２ｂと放熱部材７との間の空間距離を相対的に大きくできる。そのため、当該空間距離を大きくするためにヒートスプレッダ３などの半導体装置２０の構成部材の厚みを厚くすると言った対応が不要となる。したがって、半導体モジュール１００の大型化を抑制でき、半導体モジュール１００の小型化、低コスト化を図ることができる。
　実施の形態４．
　＜半導体モジュールの構成＞
　図６は、実施の形態４に係る半導体モジュールの断面模式図である。図７は、実施の形態４に係る半導体モジュールの変形例１を示す拡大部分断面模式図である。図８は、実施の形態４に係る半導体モジュールの変形例２を示す拡大部分断面模式図である。
　図６に示した半導体モジュール１００は、基本的には図１および図２に示した半導体モジュール１００と同様の構成を備え、同様の効果を得ることができるが、半導体装置２０における凹部８が形成された領域の構造が図１および図２に示した半導体モジュール１００と異なっている。具体的には、図６に示した半導体モジュール１００では、半導体装置２０の表面部分２０ａに、熱伝導性絶縁樹脂シート６の外周を囲む凸部１１が形成される。凸部１１の表面の一部は放熱部材７の第１面７ａに接触している。凹部８は凸部１１において第１面７ａに接触する上記表面の一部に形成されている。凸部１１はモールド樹脂部５の放熱部材７に面する表面部分の外周部に形成されている。
　この場合、凸部１１と放熱部材７の第１面７ａとが接触するため、熱伝導性絶縁樹脂シート６を加圧加熱して半導体装置２０と放熱部材７とを接合する時、熱伝導性絶縁樹脂シート６から流出する樹脂を凸部１１においてせき止めることができる。さらに、凸部１１により囲まれた空間が密閉された状態となるため、熱伝導性絶縁樹脂シート６の内圧が高くなる。熱伝導性絶縁樹脂シート６内の内圧が高くなれば、当該熱伝導性絶縁樹脂シート６の内部において空気（ボイド）をより潰しやすくなる。この結果、熱伝導性絶縁樹脂シート６での部分放電開始電圧を向上させることができる。したがって、半導体モジュール１００の絶縁信頼性を向上させることができる。
　図７に示した半導体モジュール１００は、基本的には図６に示した半導体モジュール１００と同様の構成を備え、同様の効果を得ることができるが、半導体装置２０における凸部１１の構造が図６に示した半導体モジュール１００と異なっている。具体的には、図７に示した半導体モジュール１００では、半導体装置２０の凸部１１における内周側の表面がテーパ部１１ａとなっている。テーパ部１１ａは、凸部１１において熱伝導性絶縁樹脂シート６に面する表面部分である。テーパ部１１ａは、放熱部材７の第１面７ａに対して傾斜している。テーパ部１１ａと第１面７ａとの間の距離は、半導体装置２０の側面に近づくにつれて小さくなる。異なる観点から言えば、テーパ部１１ａと第１面７ａとの間の距離は、熱伝導性絶縁樹脂シート６から離れるにつれて小さくなる。この場合、熱伝導性絶縁樹脂シート６を加圧加熱して半導体装置２０と放熱部材７とを接合する時、熱伝導性絶縁樹脂シート６内を流動する樹脂および空気が凸部１１近傍において放熱部材７側に集まりやすくなる。このため、熱伝導性絶縁樹脂シート６内でのヒートシンク３側のボイドを低減できる。この結果、熱伝導性絶縁樹脂シート６での部分放電開始電圧をさらに向上させて、半導体モジュール１００の絶縁信頼性を向上させることができる。
　図８に示した半導体モジュール１００は、基本的には図６に示した半導体モジュール１００と同様の構成を備え、同様の効果を得ることができるが、半導体装置２０における凸部１１の構造が図６に示した半導体モジュール１００と異なっている。具体的には、図８に示した半導体モジュール１００では、半導体装置２０の凸部１１における内周側の表面に段差部１１ｂが形成されている。段差部１１ｂは第１段差１１ｂａと第２段差１１ｂｂとを含む。段差部１１ｂに含まれる段差の数は図８に示すように２つでもよいが、３つ以上でもよい。段差部１１ｂにおいて、半導体装置２０の外周側に近い段差ほど、放熱部材７の第１面７ａとの間の距離が小さくなることが好ましい。
　＜作用効果＞
　上記半導体モジュールにおいて、半導体装置２０の表面部分２０ａには、一部領域２０ａａより外側に位置し、熱伝導性絶縁樹脂シート６の外周を囲む凸部１１が形成される。凹部８は凸部１１に形成されている。この場合、熱伝導性絶縁樹脂シート６を加圧加熱して半導体装置２０と放熱部材７とを接合する時、熱伝導性絶縁樹脂シート６から流出する樹脂を凸部１１においてせき止めることができる。さらに、凸部１１により囲まれた空間が密閉された状態とできる場合には、熱伝導性絶縁樹脂シート６の内圧を高くできる。熱伝導性絶縁樹脂シート６内の内圧が高くなれば、当該熱伝導性絶縁樹脂シート６の内部において空気（ボイド）をより潰しやすくなる。この結果、熱伝導性絶縁樹脂シート６での部分放電開始電圧を向上させることができる。したがって、半導体モジュール１００の絶縁信頼性を向上させることができる。
　実施の形態５．
　＜半導体モジュールの構成＞
　図９は、実施の形態５に係る半導体モジュールの断面模式図である。図１０は、図９に示した半導体モジュールの拡大部分断面模式図である。図１１は、実施の形態５に係る半導体モジュールの変形例を示す拡大部分断面模式図である。
　図９および図１０に示した半導体モジュール１００は、基本的には図７に示した半導体モジュール１００と同様の構成を備え、同様の効果を得ることができるが、放熱部材７の第１面７ａにおける外周部に放熱部材側段差部１０が形成されている点が、図７に示した半導体モジュール１００と異なっている。具体的には、図９および図１０に示した半導体モジュール１００では、放熱部材７の第１面７ａのうち、熱伝導性絶縁樹脂シート６と接続された一部７ａａより外側に位置する部分に、当該一部７ａａより半導体装置２０から離れた放熱部材側段差部１０が形成されている。放熱部材側段差部１０の深さは図５に示した半導体モジュール１００と同様にたとえば０．６ｍｍ以上とすることが好ましい。
　放熱部材側段差部１０は半導体モジュール１００の平面視において金属配線部材２ａ，２ｂと部分的に重なっている。放熱部材側段差部１０は、熱伝導性絶縁樹脂シート６の外周を囲むように形成されている。半導体装置２０の凸部１１は放熱部材側段差部１０と嵌合してもよい。具体的には、半導体装置２０の凸部１１の内周側表面であるテーパ部１１ａに、放熱部材７の第１面７ａにおける放熱部材側段差部１０の内周側の端部である角部７ａｂが接触してもよい。この場合、実施の形態４に係る半導体モジュール１００と同様に、熱伝導性絶縁樹脂シート６を加圧加熱して半導体装置２０と放熱部材７とを接合する時、熱伝導性絶縁樹脂シート６内を流動する樹脂および空気が凸部１１近傍において放熱部材７側に集まりやすくなる。このため、熱伝導性絶縁樹脂シート６内でのボイドの発生を抑制できる。この結果、熱伝導性絶縁樹脂シート６での部分放電開始電圧をさらに向上させて、半導体モジュール１００の絶縁信頼性を向上させることができる。さらに、モールド樹脂部５の外側に露出した金属配線部材２ａ，２ｂと放熱部材７との間の空間距離および沿面距離を相対的に大きくできる。このため、半導体モジュール１００の大型化を抑制でき、半導体モジュール１００の小型化、低コスト化を図ることができる。
　図１１に示した半導体モジュール１００は、基本的には図９および図１０に示した半導体モジュール１００と同様の構成を備え、同様の効果を得ることができるが、半導体装置２０における凸部１１の構造が図９および図１０に示した半導体モジュール１００と異なっている。具体的には、図１１に示した半導体モジュール１００では、半導体装置２０の凸部１１における内周側の表面に段差部１１ｂが形成されている。段差部１１ｂは第１段差１１ｂａと第２段差１１ｂｂとを含む。図８に示した半導体モジュール１００と同様に、段差部１１ｂに含まれる段差の数は２つでもよいが、３つ以上でもよい。段差部１１ｂにおいて、半導体装置２０の外周側に近い段差ほど、放熱部材７の放熱部材側段差部１０の表面との間の距離が小さくなることが好ましい。
　＜作用効果＞
　上記半導体モジュール１００において、放熱部材の第１面７ａは、放熱部材側段差部１０を含む。放熱部材側段差部１０は、平面視において、熱伝導性絶縁樹脂シート６と接続された一部７ａａを囲むとともに、当該一部７ａａより半導体装置２０から離れている。半導体装置２０の凸部１１は、放熱部材側段差部１０と接触している。
　この場合、熱伝導性絶縁樹脂シート６を加圧加熱して半導体装置２０と放熱部材７とを接合する時、熱伝導性絶縁樹脂シート６内でのボイドの発生を抑制できる。この結果、熱伝導性絶縁樹脂シート６での部分放電開始電圧を向上させて、半導体モジュール１００の絶縁信頼性を向上させることができる。さらに、モールド樹脂部５の外側に露出した金属配線部材２ａ，２ｂと放熱部材７との間の空間距離および沿面距離を相対的に大きくできる。このため、半導体モジュール１００の小型化、低コスト化を図ることができる。
　実施の形態６．
　本実施の形態は、上述した実施の形態１～実施の形態５のいずれかに係る半導体モジュールを電力変換装置に適用したものである。本発明は特定の電力変換装置に限定されるものではないが、以下、実施の形態６として、三相のインバータに本発明を適用した場合について説明する。
　図１２は、本実施の形態にかかる電力変換装置を適用した電力変換システムの構成を示すブロック図である。
　図１２に示す電力変換システムは、電源１５０、電力変換装置２５０、負荷３００から構成される。電源１５０は、直流電源であり、電力変換装置２５０に直流電力を供給する。電源１５０は種々のもので構成することが可能であり、例えば、直流系統、太陽電池、蓄電池で構成することができるし、交流系統に接続された整流回路やＡＣ／ＤＣコンバータで構成することとしてもよい。また、電源１５０を、直流系統から出力される直流電力を所定の電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータによって構成することとしてもよい。
　電力変換装置２５０は、電源１５０と負荷３００の間に接続された三相のインバータであり、電源１５０から供給された直流電力を交流電力に変換し、負荷３００に交流電力を供給する。電力変換装置２５０は、図１２に示すように、直流電力を交流電力に変換して出力する主変換回路２５１と、主変換回路２５１を制御する制御信号を主変換回路２５１に出力する制御回路２５３とを備えている。
　負荷３００は、電力変換装置２５０から供給された交流電力によって駆動される三相の電動機である。なお、負荷３００は特定の用途に限られるものではなく、各種電気機器に搭載された電動機であり、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車、鉄道車両、エレベーター、もしくは、空調機器向けの電動機として用いられる。
　以下、電力変換装置２５０の詳細を説明する。主変換回路２５１は、スイッチング素子と還流ダイオードを備えており（図示せず）、スイッチング素子がスイッチングすることによって、電源１５０から供給される直流電力を交流電力に変換し、負荷３００に供給する。主変換回路２５１の具体的な回路構成は種々のものがあるが、本実施の形態に係る主変換回路２５１は２レベルの三相フルブリッジ回路であり、６つのスイッチング素子とそれぞれのスイッチング素子に逆並列された６つの還流ダイオードから構成することができる。主変換回路２５１の各スイッチング素子や各還流ダイオードは、上述した実施の形態１～実施の形態５のいずれかに相当する半導体モジュール２５２によって構成する。６つのスイッチング素子は２つのスイッチング素子ごとに直列接続され上下アームを構成し、各上下アームはフルブリッジ回路の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）を構成する。そして、各上下アームの出力端子、すなわち主変換回路２５１の３つの出力端子は、負荷３００に接続される。
　また、主変換回路２５１は、各スイッチング素子を駆動する駆動回路（図示なし）を備えているが、駆動回路は半導体モジュール２５２に内蔵されていてもよいし、半導体モジュール２５２とは別に駆動回路を備える構成であってもよい。駆動回路は、主変換回路２５１のスイッチング素子を駆動する駆動信号を生成し、主変換回路２５１のスイッチング素子の制御電極に供給する。具体的には、後述する制御回路２５３からの制御信号に従い、スイッチング素子をオン状態にする駆動信号とスイッチング素子をオフ状態にする駆動信号とを各スイッチング素子の制御電極に出力する。スイッチング素子をオン状態に維持する場合、駆動信号はスイッチング素子の閾値電圧以上の電圧信号（オン信号）であり、スイッチング素子をオフ状態に維持する場合、駆動信号はスイッチング素子の閾値電圧以下の電圧信号（オフ信号）となる。
　制御回路２５３は、負荷３００に所望の電力が供給されるよう主変換回路２５１のスイッチング素子を制御する。具体的には、負荷３００に供給すべき電力に基づいて主変換回路２５１の各スイッチング素子がオン状態となるべき時間（オン時間）を算出する。例えば、出力すべき電圧に応じてスイッチング素子のオン時間を変調するＰＷＭ制御によって主変換回路２５１を制御することができる。そして、各時点においてオン状態となるべきスイッチング素子にはオン信号を、オフ状態となるべきスイッチング素子にはオフ信号が出力されるよう、主変換回路２５１が備える駆動回路に制御指令（制御信号）を出力する。駆動回路は、この制御信号に従い、各スイッチング素子の制御電極にオン信号又はオフ信号を駆動信号として出力する。
　本実施の形態に係る電力変換装置では、主変換回路２５１のスイッチング素子と還流ダイオードとして実施の形態１～実施の形態５のいずれかに係る半導体モジュールを適用するため、電力変換装置の信頼性の向上を図ることができる。
　本実施の形態では、２レベルの三相インバータに本発明を適用する例を説明したが、本発明は、これに限られるものではなく、種々の電力変換装置に適用することができる。本実施の形態では、２レベルの電力変換装置としたが３レベルやマルチレベルの電力変換装置であっても構わないし、単相負荷に電力を供給する場合には単相のインバータに本発明を適用しても構わない。また、直流負荷等に電力を供給する場合にはＤＣ／ＤＣコンバータやＡＣ／ＤＣコンバータに本発明を適用することも可能である。
　また、本発明を適用した電力変換装置は、上述した負荷が電動機の場合に限定されるものではなく、例えば、放電加工機やレーザー加工機、又は誘導加熱調理器や非接触器給電システムの電源装置として用いることもでき、さらには太陽光発電システムや蓄電システム等のパワーコンディショナーとして用いることも可能である。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。矛盾のない限り、今回開示された実施の形態の少なくとも２つを組み合わせてもよい。本発明の範囲は、上記した説明ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。
　１　半導体素子、２ａ，２ｂ　金属配線部材、２ａａ　端子部、２ａｂ　接続部、２ｃ　ワイヤ、３　ヒートスプレッダ、４ａ，４ｂ　接合部材、５　モールド樹脂部、６　熱伝導性絶縁樹脂シート、７　放熱部材、７ａ　第１面、７ａａ　一部、７ａｂ　角部、８　凹部、９，１１ｂ　段差部、９ａ，１１ｂａ　第１段差、９ｂ，１１ｂｂ　第２段差、１０　放熱部材側段差部、１１　凸部、１１ａ　テーパ部、２０　半導体装置、２０ａ　表面部分、２０ａａ　一部領域、１００，２５２　半導体モジュール、１５０　電源、２５０　電力変換装置、２５１　主変換回路、２５３　制御回路、３００　負荷。

Claims (6)

  1. 　第１面を有する放熱部材と、
    　前記第１面上に配置され、前記放熱部材と対向する表面部分を有する半導体装置と、
    　前記放熱部材の前記第１面の一部と前記半導体装置の前記表面部分の一部領域とを接続する熱伝導性絶縁樹脂シートとを備え、
    　前記半導体装置は、
    　半導体素子と、
    　前記半導体素子と電気的に接続され、前記半導体装置の外側に突出する端子部を含む金属配線部材とを含み、
    　前記半導体装置の前記表面部分において、前記熱伝導性絶縁樹脂シートが接続された前記一部領域より外側に凹部が形成され、
    　前記凹部は、前記端子部より前記放熱部材側の領域に位置する、半導体モジュール。
  2. 　前記半導体装置の前記表面部分は、前記一部領域より外側に位置し、前記一部領域より前記放熱部材から離れた段差部を含み、
    　平面視において、前記段差部は前記金属配線部材の一部と重なっており、
    　前記凹部は前記段差部に形成されている、請求項１に記載の半導体モジュール。
  3. 　平面視において、前記金属配線部材と重なる前記第１面の部分であって、前記熱伝導性絶縁樹脂シートと接続された前記一部より外側に位置する部分は、前記一部より前記半導体装置から離れた放熱部材側段差部を含む、請求項２に記載の半導体モジュール。
  4. 　前記半導体装置の前記表面部分には、前記一部領域より外側に位置し、前記熱伝導性絶縁樹脂シートの外周を囲む凸部が形成され、
    　前記凹部は前記凸部に形成されている、請求項１に記載の半導体モジュール。
  5. 　前記放熱部材の前記第１面は、平面視において、前記熱伝導性絶縁樹脂シートと接続された前記一部を囲むとともに、前記一部より前記半導体装置から離れた放熱部材側段差部を含み、
    　前記半導体装置の前記凸部は、前記放熱部材側段差部と接触している、請求項４に記載の半導体モジュール。
  6. 　請求項１記載の半導体モジュールを有し、入力される電力を変換して出力する主変換回路と、
    　前記主変換回路を制御する制御信号を前記主変換回路に出力する制御回路と、
    　を備えた電力変換装置。
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